第一章 緒論
第四節 名詞解釋
technology, ICT)的快速發展，促使傳統的教學面臨許多新的挑戰，為了讓課程內 容能夠更加生動、活絡上課氣氛，並提高學生之學習成效，使用科技資訊融入教
真實的被紀錄(Paulson, Paulson, & Meyer, 1991)，近年來已被廣泛應用於數位學 習，作為學習診斷與評量的依據(C. Romero & Ventura, 2007; Duval, 2011; Chatti, Dyckhoff, Schroeder, & Thüs, 2012; Cristobal Romero, Espejo, Zafra, Romero, &
Ventura, 2013; He, 2013; Blikstein et al., 2014)。許金山（2006）的研究指出，學習 平台所具備之記錄學生學習歷程功能，有助於教師可以隨時的檢視學生的學習歷 程，並據此調整教學策略。Chen 等人(2007)使用關聯式規則(Association Rule)分 析個人化網路學習系統之學習歷程，挖掘學生容易產生迷思概念單元，將結果回 饋給學習者，進而幫助學習者提升數學分數單元之學習成效。Hung 與 Zhang (2008) 的研究則將學生學習歷程資料整理後，建立決策樹之分類規則，藉由此規則讓教 師了解高分群與低分群學生之學習歷程差異，並據此發展有效教學策略，提升低 分群學生的學習成效。Chen 與 Chang(2014)利用社會網路探勘學習者於網路合作 問題導向平台之互動歷程，計算出每位學生的互動排名，並推薦適當之合作學習 夥伴，提升問題導向網路合作學習成效。此外，Chen 等人(2014)以資料探勘技術 為基礎，於合作閱讀標註系統上建立「個人化閱讀焦慮預測模型」，將其預測結 果與判定規則回饋給教師，除了讓教師掌握影響每位學習者閱讀焦慮之關鍵因素 外，也幫助教師於適當時機採用降低學習者閱讀焦慮的輔助閱讀策略，降低學習 者的閱讀焦慮程度，進而提升閱讀學習成效。Jan、Chen 和 Huang(2016)則使用 探勘集體智慧方式，於合作閱讀標註系統上發展「優質標註萃取」與「達人標註 萃取」機制，輔助學習者閱讀優質閱讀標註內容，結果顯示「優質標註萃取」較
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近幾年來 ADL(Advanced Distributed Learning)推廣新一代的學習歷程記錄格 式－xAPI，打破了過去只能於單一系統紀錄限制，可記錄來自不同數位學習平台 學生的學習行為(Kamber, Han, & Pei, 2012)，也可以依據學習歷程預測與評估學 習成效，甚至掌握影響學習成效的關鍵因素，進而幫助教師調整教學策略，發展 出更適性的教學模式。
近年來探究式教學法逐漸被融入於科學學習活動中，探究教學有助於學生理 解科學本質、推理過程，進而培養正向科學態度(Marx et al., 2004)。在探究式教 學法中，教師需要引導學生如何定義問題、進而分析問題與解決問題，除了加深 印象外更要形成有意義的學習(楊建民，2009）。而基於柏克萊大學所發展的網路 科學探究平台(Web-based Inquiry Science Environment, WISE)所發展的合作式網 路科學探究平台(Collaborative Web-based Inquiry Science Environment, CWISE)，
具有強大的探究式學習教材設計工具，也支援網路合作學習機制，可以發展出符 (sequential pattern mining)及序列分析(lag sequential analysis)，探討不同學習成效、
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探究能力、科學態度學習者之探究學習成效、整體學習時間與探究式模擬實驗學 習時間，以及探究學習歷程是否具有顯著差異，以作為發展更具學習成效之網路 探究式學習課程的設計參考。
第二節 研究目的與問題
壹、研究目的
本研究旨在探討不同學習成效、探究能力與科學態度學習者可能會有不同科 學探究平台學習歷程、整體學習時間與探究活動學習時間。據此，本研究之研究 目的如下：
一、探討不同學習成效、探究能力與科學態度學習者使用科學探究平台輔以學 習，是否具有不同學習成效、整體學習時間與探究活動學習時間。
二、探討不同學習成效、探究能力學習者使用科學探究平台輔以學習，在探究 活動學習歷程上是否具有顯著差異與轉移，分析結果可作為設計更具學習 成效之科學探究平台課程的有效參考。
三、基於研究結果提出基於序列探勘支援科學探究學習之建議。
貳、研究問題
基於研究目的，本研究的研究問題如下：
一、學習者使用科學探究平台輔以學習，其學習成效是否具有顯著提升？
二、不同探究能力、科學態度、整體學習時間與探究活動學習時間學習者，其 學習成效是否具有顯著差異？
三、不同學習成效、科學態度、整體學習時間與探究活動學習時間學習者，其 探究能力是否具有顯著差異？
四、不同學習成效、探究能力與科學態度學習者，其整體學習時間是否具有顯 著差異？
五、不同學習成效、探究能力與科學態度學習者，其探究活動學習時間是否具
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有顯著差異？
六、學習者使用科學探究平台進行學習時，其學習成效、探究能力與科學態度 與整體學習時間是否具有顯著關聯？
七、不同學習成效學習者使用科學探究平台進行學習時，其課程節點學習歷程 是否具有顯著差異？
八、不同學習成效學習者使用科學探究平台進行學習時，其探究活動學習歷程 (假說、實驗及結果)之序列探勘結果是否具有顯著差異？
九、不同學習成效學習者使用科學探究平台進行學習時，其探究活動學習歷程 (假說、實驗及結果)是否具有顯著的行為轉移？
十、不同探究能力學習者使用科學探究平台進行學習時，其探究活動學習歷程 (假說、實驗及結果)是否具有顯著的行為轉移？
十一、學習者在使用科學探究平台進行學習後，其印象最深刻的課程設計為 何？
十二、不同探究模擬實驗操作歷程學習者，操作的原因為何？
十三、學習者在使用科學探究平台進行學習後，希望未來平台增加的功能為 何？
第三節 研究範圍與限制
壹、研究範圍
一、本研究以國中一年級學生為研究對象，其他對象不在本研究探討範圍之內。
二、本研究以「漂浮的未來」為學習課程單元，其他課程不在本研究探討範圍之 內。
三、本研究所使用之系統為 CWISE，其他系統不在本研究探討範圍之內。
四、本研究僅以學習者使用「漂浮的未來」課程之學習歷程進行研究，少數學習
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者於課程中使用其他網站之歷程不在本研究探討範圍。
貳、研究限制
一、本研究以國中一年級學生為研究對象，研究結果是否能推論至其他不同年齡 層學生，需要做更進一步的驗證。
二、本研究以「漂浮的未來」為學習課程單元，其結果是否能推論至其他課程單 元，需要做更進一步的驗證。
三、本研究所使用之系統為 CWISE，其結果是否能推論至其他系統，需要做更 進一步的驗證。
四、本研究僅記錄學習者使用 CWISE 學習平台之歷程紀錄，若要探討學習者瀏 覽其他網站搭配學習之歷程影響，需要做更進一步的分析與驗證。
第四節 名詞解釋
壹、科學探究
探究是為了滿足好奇心，而發現問題、主動尋求知識與解決問題的過程 (Haury, 1993; 黃毓琪，2007），欲解決的問題可以被界定，但是解決問題的方法 與答案卻是開放的(劉宏文，2001）。「科學探究」並非僅是提出假說、進行實驗 驗證與形成結論，而是一個發現問題與解決問題之循環過程，並於過程中需要不 斷的與他人相互討論，而產生一個最佳之解決問題方法(黃秋瑞， 2002)。科學探 究與傳統教學法最大的不同在於教師需要引導學生定義問題、分析問題與解決問 題的過程，據此形成有意義的科學探究學習(楊建民，2009）。若教師讓學生經由 做實驗來學習課程，在科學知識的評量上會優於未做過實驗的學生 (Freedman, 1997; Stohr-Hunt, 1996)。因此，本研究使用 CWISE 平台設計之課程支援科學探 究學習，以提升學習者的科學探究學習成效。
貳、學習歷程
學習歷程係有計畫、系統及目的的記錄學生之學習過程，可據以掌握學生之 學習行為(陳文森，2003；許金山，2006）。因為學習歷程可以真實、準確的紀錄
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學生的學習行為，因此學習歷程除了能檢視學習者成長過程外，也能藉由分析學 習歷程的轉變，作為教師在調整教學策略上的參考，(Sparapani, Abel, Easton, Edwards, & Herbster, 1996; Burch, 1999)。此外，學習歷程也能視為增進學習者學 習成就的參考指標(Hwang, 2003)。因此，本研究利用學習歷程記錄器紀錄學習者 之學習歷程，經由歷程分析後提供給教師日後做為調整課程教學策略與內容之參 考。
參、序列探勘
Agrawal 與 Srikant(1995)提出序列探勘方法，主要是在找尋資料集中，較為 象徵性並經常發生的序列樣式，可以應用於探勘消費者的顧客資料、網頁點擊串 流、程式執行序列、生物序列，以及科學、工程、社會網絡等(Kamber et al., 2012)。
此外，目前已有部分學者將序列探勘應用於數位學習領域中(C. Romero, Porras, Ventura, Hervas, & Zafra, 2006; OUYang & Zhu, 2007)。本研究所使用序列探勘方 法，為 Fournier-Viger 等人(2008)提出具時間限制條件之序列探勘演算法(Mining Sequential Patterns with Time Constraints)，此一方法結合了多維度的資料探勘、時 間間隔(time intervals)、自動群聚等技術。本研究將基於此一序列探勘之分析結果，
提供給教師日後作為調整課程設計與教學策略之參考依據。
肆、序列分析
序列分析(lag sequential analysis)為一種針對範圍時間內記錄之行為事件，將 行為事件依時間序列編碼並加以分析其轉移特性的一種統計分析方法(Quera &
Bakeman, 2000)。透過行為發生時間的先後順序關係，可得一連串的序列觀察樣 本，其主要目的為分析主題性的社會互動及行為，以瞭解行為與行為轉移之間的 關係性(Moran, Dumas, & Symons, 1992)。本研究利用學習歷程記錄器紀錄學習者 之探究活動學習歷程，並加以編碼後採用序列分析方法分析其行為轉移特性，以 了解高低不同探究能力與學習成效學習者在探究模擬實驗活動之行為序列差異。
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設、規劃實驗、進行實驗、資料分析、蒐集證據到解釋結果(National Research Council, 2000)，都必須透過不停的相互討論，並且經由實際的實驗操作，來加深 學生的學習印象。科學探究學習並非是一個新的科學教學法，主要目的在於幫助學生在科學探 究的過程中建構知識，以及養成基礎的科學認知能力。科學能力的培養，包括實
科學探究學習並非是一個新的科學教學法，主要目的在於幫助學生在科學探 究的過程中建構知識，以及養成基礎的科學認知能力。科學能力的培養，包括實